大型商业建筑防火设计探析以济南华置万象天地A-2 地块项目为例

朱明 高大煜

0 引言

随着经济的发展和人们生活水平的提高，商业建筑大量涌现，并朝着集购物、餐饮、娱乐、居住、文化、艺术等消费功能于一体的综合性方向发展。其规模大小不一，建筑面积从几万平方米到几十万平方米不等，建筑空间呈现人群密集的特征，周围和内部交通组织较为复杂，建筑形态丰富。因其内部存在大量的可燃物且照明和空调等电器设备和线路较多，导致潜在的火灾威胁，一旦发生险情，火势的快速蔓延不利于人群的逃亡和消防的抢救[1]。因此，探索商业建筑的防火设计原理，进一步改进和完善商业建筑的防火设计，对保护人民群众的生命和财产安全有重大意义。

1 商业建筑的火灾特性

1.1 火灾的主要原因

导致商业建筑发生火灾的原因有很多种，包括人为放火纵火、用火行为不当、电气老化故障等等。因为建筑特性使然，商业建筑内存放有大量的可燃物，数量多、分布广，个人用火行为不当，很容易引发灾难，例如不分场合随意抽烟、随地丢弃烟头、违规使用禁用电器。另外，商场设备数量较多，包括照明设备、空调设备等等，如果商户不按规定要求私自改变经营格局而导致电线管道变更，甚至私自搭接线路，很容易造成安全隐患，引发火灾。

1.2 占用疏散通道现象突出

商业建筑空间要求较灵活，内部布局、格局划分以及装饰装修都要求很大的个体自由度，商户会根据经营特点对空间和店面进行改造，其行为会影响到消防系统的安全性和有效性，甚至导致防火系统需重新规划和设置。其次，出于商业目的的需要，建筑外立面可开启窗往往被广告牌或灯箱占据，导致使用过程中存在安全隐患。作为紧急疏散的楼梯间和通道，因一般呈闲置状态，往往被商户用来堆放杂物，甚至有些安全疏散通道门被关闭，用作储存或其他。这些行为严重影响防火系统的正常使用。

1.3 大型公共空间容易造成火势蔓延

商业建筑发生火灾时，由于内部大面积的开放空间，使得建筑中庭内部的烟气由于温度和压力的作用上升到天花板，形成烟雾层。烟雾层会在水平和垂直方向上扩散，逐渐填充满建筑的各个角落，导致火灾迅速蔓延。而且，由于建筑体量巨大、内部结构复杂，消防人员很难从外部直接确认火源及燃烧情况，造成救援困难。

1.4 火灾的危害

商业建筑内商品种类较繁杂、数量往往比较多，其中像纺织品、塑料等可燃物占绝大多数，一旦发生火灾，除非能在其初期将其扑灭，否则会大火会肆虐蔓延，带来严重的经济损失。另外，商业建筑一般属于人员密集场所，如果发生火灾，疏散通道不通畅，疏散指示不明确，甚至疏散照明不能正常工作导致疏散不及时往往引发重大或恶性伤亡事故。

2 商业建筑的防火设计要点

2.1 防火分区

设置防火分区的目的是控制火灾的最大规模，能够保证在建筑内部某一位置发生火灾的情况下，及时把火灾控制在一定的范围内，限制火灾的大面积蔓延，从而减少由此带来的财产损失和人员伤亡。相对其他的公共建筑而言，商业建筑的空间功能要求和内部物品的特殊性，导致其内部防火分区划分非常复杂。

依据国家防火规范的相关规定，多层商业建筑首层的每个防火分区建筑面积不应大于10 000m2，二层及以上防火分区建筑面积不大于5 000m2，地下部分允许的防火分区最大建筑面积为2 000m2。对于高层建筑内的商业营业厅，应当设置火灾自动报警系统和自动灭火系统，且采用不燃烧或难燃烧的装饰材料装修时，地上部分防火分区的允许最大面积为4 000m2：地下部分允许最大建筑面积为2 000m2；当高层部分与其裙房之间设有防火墙时，其裙房的防火分区允许最大建筑面积不大于2 500m2[2]，设置自动喷淋系统时，面积可增加1 倍。如果建筑内部设置大面积共享空间和自动扶梯时，应在相应部位设置具有较高耐火极限的防火卷帘或水幕。

2.2 安全疏散路径

灾难发生时，人员的疏散是一个极其复杂的过程，建筑内疏散路径的设置、疏散通道的数量和分布决定了疏散人员所需要的时间。由于个人的心理素质、身体状况等差异，导致疏散时间也不同。因此，商业建筑允许的疏散时间应该大于建筑内部所有人员安全疏散的时间。

安全疏散路径的设置包括以下几个要素：安全出口、安全疏散距离、疏散通道宽度和疏散楼梯与楼梯间设置。依据规范要求，多层商业建筑安全出口的数目不应该少于2 个，安全出口和疏散出口应分散布置。疏散楼梯间的合理布置可以避免人在逃生时盲目寻找出口，尤其是商业建筑的走道两端应设置两个出口或楼梯，防止袋形走道出现。

2.3 防排烟系统

在火灾中对人带来伤害最大的是其产生的烟气，它是造成人员伤亡的主要原因。如果一个房间的防火分隔、封堵做得好，火灾就会被限制在房间内，此时对房间的烟气控制系统只需要考虑排烟方式的选择以及机械排烟量即可。商业建筑防排烟系统的设置应综合考虑其设置的部位、设施的选择和防烟分区的划分。

2.4 火灾自动报警系统与灭火系统

火灾自动报警系统能够在火灾出现初期发出火灾报警，同时自动灭火系统开启工作，因此其对于及时疏散人群，控制火势蔓延具有重要意义。目前，商业建筑内部普遍设置了自动报警系统和灭火系统。

3 济南华置万象天地A-2 地块防火设计案例分析

3.1 案例项目概况

济南华置万象天地A-2 地块（图1）总建筑面积156 571.42m2，其中：地上建筑面积130 886.23m2，地下建筑面积25 685.19m2。地上建筑部分被市政道路划分为三个小地块（图2），每个地块都包含一栋塔楼公寓，商业办公以及配套服务用房，建筑单体围合形成开放式街区，满足城市规划导则对街墙要求；地下仅1 层，三个地块通过地下车道联通。其中裙房底部一至三层为商业，四至五层为办公，以上塔楼部分为公寓，建筑总高度99.90m2。

图1 A-2 地块总平面图

图2 济南华置万象天地A-2 地块（效果图）

A-2 地块建筑设计具有以下特点：（1）多功能组合建筑，同时又针对特定的服务人群，包括办公从业人员和公寓居住人员，这部分人员具有明确的固定性和目的性。（2）单商铺及一拖二商业模式营业时间平稳，有效减少了消防监控时段，同时不会因为节假日产生聚集效应，人流较为平稳。（3）现代商业模式转变，使得 “前店后库”的局面已经被“网络下单，配送到家”的一条龙服务取代。网络订单大大减少了市场内可燃物品的存放和人员停留时间，从而减轻了市场消防负担。

3.2 消防设计

3.2.1 场地布局

为了人员疏散方便，避免疏散障碍，建筑的各疏散口直接面向市政道路开设，并且建筑场地周边有可靠水源保障，确保其周围消防栓的水源供给。其中塔楼（图3）有二分之一边长直接落地，面对市政道路，消防登高面宽敞且满足规范要求。该地块的消防控制中心设在了地下一层，疏散口直通室外。

图3 A-2 地块消防设计

3.2.2 塔楼平面布局

以1-25 地块为例，塔楼标准层面积为1 119.25m2。其主要是功能商务公寓单元，针对特定的客户群，人流量比较固定。

作为建筑的标准层部分，该方案在核心筒内布置了2 部总疏散宽度为2.6m 的防烟楼梯间和一部消防电梯，各房间开口均满足疏散距离要求。并且3 栋高层塔楼直接落地，有直通室外的疏散口。

3.2.3 裙房平面布局

以1-25 地块为例，裙房部分为一层独立商铺和一拖二商铺布局，层面积接近10 384.68m2，方案将二层分为4 个防火分区（图4），4 部封闭楼梯间和6 部敞开楼梯间通过室外疏散平台连接形成环状均匀分布，高效地组成了逃生系统，1 部消防电梯布置于塔内的核心筒内。

图4 二层防火分区示意图

建筑内部流线清晰，通达性好，识别性强。为满足商业功能空间需求和防火疏散要求，将室内通道加宽，形成自然形式的隔离带。并且，商业内疏散楼梯均直接通向室外，公寓楼梯未直接通向室外的，采用防火墙、防火玻璃等隔断措施的同时，通过专用疏散通道直通室外。裙房二层利用室外连廊预留大面积逃生平台，结合消防救援梯也能达到一定的逃生功效。裙房地下部分的功能为停车和设备用房，面积7 312.26m2，分为2个防火分区，各设有相应的疏散楼梯直接通向室外。

3.3 防火性能化设计

3.3.1 裙房部分防火性能化设计

（1）烟控系统策略：对于大空间建筑，可以通过挡烟垂壁将整个空间划分为若干个防烟分区（图5）。发生火灾处的防烟分区只进行排烟不向室内送风，相邻防烟分区则只向室内送风不排烟。补风量一般为排烟量的50%，以保证火灾区域为负压，补风量不足的部分可以通过门或缝隙来补充。补风口位于下部的效果要好于顶部，因此尽量将补封口布置在下部。而排烟口均布于防烟分区内，且位置设在顶部。当发生火灾时，热烟气会从着火点向周围的防烟分区扩散，同时补风口带来的低温、洁净空气由周围的防烟分区向火灾处的防烟分区补充，两种气流相反，会起到阻止热烟气蔓延、为人员疏散争取更多时间。

图5 大空间建筑排烟及补风示意图

（2）防烟分区面积：该建筑根据国家标准设计，要求防烟分区不大于2 000m2。对于裙房部分，每个防火分区面积按照规范要求不应超过4 000m2，因此划分为两个防烟分区比较恰当，每个防烟分区不超过2 000m2，且联动控制较为方便。

（3）通透式吊顶：为了使烟气能够顺畅地上升至储烟舱，所有的店铺和走廊如需设置吊顶，均应采用通透式吊顶（开孔率＞25%）[3]。吊顶的开孔应均匀分布，且挡烟垂壁（图6）所需的高度应根据是否有吊顶和吊顶方式确定。其下垂长度一般不低于500mm。防烟垂壁的形式有很多，可利用结构本身的构件，如外露净高大于500mm 的混凝土梁，也可采用排烟盖板与火灾探测器连锁。

图6 挡烟垂壁

（4）疏散照明：应急照明主要包括安全照明、疏散照明和备用照明三大类。依据建筑防火规范要求，应急照明的地面最低照度不应低于1.0Lx。该商场为人员密集场所，应在国标基础上提高商场人行通道、疏散通道的最低照度至3.0Lx，并应保持良好的均匀度。

（5）其他：商场内的店铺和走廊应设置自动喷淋灭火系统，并且喷头采用快速喷淋喷头。同时，还应设置火灾自动报警系统、疏散指示系统、火灾应急广播等，利于应急疏散工作。

3.3.2 塔楼部分防火性能化设计

（1）防烟分区：塔楼（图7）部分每个商务公寓单作为一个独立的防烟分区，分区最大面积为37.18m2，最小只有22.37m2，房间面积均不超100m2，采用自然排烟方式。走廊面积约140.93m2，设置为一个独立的防烟分区，交通核东、西两侧设置两处排烟井。

图7 塔楼平面

（2）通透式吊顶：塔楼部分的层高为3.9m，走廊吊顶后净高较低，因此为了提高蓄烟能力，应当尽可能提高储烟舱厚度。并且要求塔楼走廊如需设置吊顶时，应当采用开孔率均匀分布的通透式吊顶，且开孔率应大于25%，或适当提高开孔率，以保证排烟效果。

（3）疏散照明：同裙房一样，塔楼作为人员密集的场所，应在国标基础之上适当提高走廊地面最低照度至1.0Lx，并应保持良好的均匀度。

4 结语

以上通过对济南华置万象天地A-2 地块项目案例分析，对商业建筑的防火设计原理进行了初步探讨。商业建筑的自身特点决定了其发生火灾后，不但会危及人们的生命和财产安全，还会造成恶劣的社会影响。为此，在进行商业建筑的防火设计时，首先应注重建筑的平面布局设计，并且确定合理的安全疏散路径。在此基础上，结合现代科技手段，加强建筑的防火性能化设计，进而提高商业建筑的防火安全性能。